(57)【要約】      （修正有）【課題】ハウジング内部に封入された放射線検出器の懸垂保護システムがもたらすガンマ線エネルギーの減衰防止およびハウジングと放射線検出器との電気絶縁改良。【解決手段】  放射線検出器は、ハウジングと、ハウジングの内部に支持された結晶１６及び光電子増倍管２０とを含む。結晶及び光電子増倍管とハウジングとの間に、複数の細長く、平坦なプラスチック又はセラミックのばね５０が半径方向に配置される。結晶の一端部に、少なくとも１つの別のばねが配置される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１２）と；前記ハウジングの内部に支持された、ほぼ円筒形のシンチレーション結晶（１６）及び光電子増倍管アセンブリ（２０）と；前記シンチレーション結晶及び前記光電子増倍管アセンブリに沿って、前記シンチレーション結晶及び前記光電子増倍管アセンブリと前記ハウジングとの間に半径方向に延出する複数の細長い非金属ばね（５０）とを具備する放射線検出器（１０）。
【請求項２】
前記ばね（５０）は、プラスチック材料又はセラミック材料から形成され、前記ばね（５０）は、ほぼ平坦である請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記ばね（５０）は、前記シンチレーション結晶及び前記光電子増倍管アセンブリの少なくとも一部に沿って軸方向に延出する請求項１記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記ばね（５０）は、前記放射線検出器の長手方向軸とほぼ平行な方向に撓んだ状態にある請求項１記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記ハウジング（１２）も円筒形であり、前記シンチレーション結晶の一端部に、少なくとも１つの弾性部材（５２）が配置され、前記弾性部材は、前記ハウジングの端壁（２６）と前記シンチレーション結晶の前記一端部との間に軸方向に延出する請求項１記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記少なくとも１つの弾性部材は、少なくとも１つの環状波形ばね（５２）を具備する請求項５記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記光電子増倍管アセンブリ（２０）の横断面は、ほぼ円形であり、相対的に直径の大きい部分と、相対的に直径の小さい部分が、テーパ部分（４８）により結合されている請求項１記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記光電子増倍管アセンブリ（２０）の先端部に、電子回路パッケージ（３４）が結合される請求項１記載の放射線検出器。
【請求項９】
前記少なくとも１つのばね（５２）の対向する軸方向側面に、圧縮板（５４）が配置される請求項６記載の放射線検出器。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのばね（５２）は、環状波形ばねを具備する請求項６記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、放射線検出器に関し、特に、ハウジング内部に封入された放射線検出器の懸垂保護システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の放射線検出器は、通常の使用中に、様々なレベルの衝撃及び／又は振動にさらされることが多い。場合によっては、検出器がさらされる衝撃及び／又は振動は、極めて重大なレベルに達することもある。衝撃及び／又は振動によって起こる有害な影響には、高いバックグラウンド計数、検出器の応答スペクトルにおける雑音、更には、検出器の破損が含まれる。
【０００３】
放射線検出器に対して衝撃絶縁及び振動絶縁を行う既存のシステムは、通常、放射線検出器に嵌合されるエラストマーブーツ、又は放射線検出器の周囲に巻き付けられる発泡材パッドのいずれかを含む。最近の検出器の中には、板ばねを含む懸垂システムを具備するものがある。板ばねは、ばね鋼から製造され、検出器の長さに沿って、検出器の直径のまわりに互いに離間して配置される。これは、放射線検出器の外径と、検出器のハウジングの内径との間で撓む、単純に支持される種類のビームとして、ばねを使用するという効果を有する。この場合、板ばねは、検出器が受ける衝撃及び振動を吸収し、増幅することなく伝達する。更に、検出器がハウジングの内側で半径方向に移動するのを防止するために、板ばねは、検出器を所定の場所に固定する。この構造は、エラストマーブーツを使用する懸垂システム及び発泡材パッドを使用する懸垂システムと比較して、より高いレベルで検出器を衝撃及び振動から保護できることがわかっている。加えて、ばねによる半径方向懸垂方法を採用すると、外側エンベロープが同一サイズであっても、エラストマーブーツ又は発泡材パッドを使用する場合に、通常、実装可能である大きさより、大型の放射線検出器を実装することが可能になる。
【０００４】
以上説明したような種類の、ばねによる半径方向懸垂システムには、２つの大きな欠点がある。第１の欠点は、ガンマ線が（ばね）鋼から成るばねを通過するときに、ガンマ線が減衰されることから起こる。この減衰により、低エネルギーガンマ放射（６０ＫｅＶ未満）の測定は妨げられる。第２の欠点は、検出器の外側とハウジングの内側との間に半径方向に電気絶縁体が配置されていることに依る。この場合、鋼から成るばねは、電気を伝導し、それにより、検出器の外径と、ハウジングの内径との間に回路を形成するが、これは望ましくない。
【０００５】
ばね鋼の代わりに、ばね鋼ほどガンマ線を減衰せず、しかも、ばね鋼に匹敵するレベルで衝撃絶縁及び振動絶縁を実現する材料を使用することにより、低エネルギーガンマレベル、すなわち、６０ＫｅＶ未満のレベルにおいて、著しく優れた性能を示す検出器を構成できる。非金属ばねを使用することにより、上述の電気回路の形成も防止される。
【特許文献１】米国特許６，４６５，７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、独自の懸垂／保護システムを有する堅牢化放射線検出器を提供する。一般に、検出器は、シンチレーション結晶（通常、タリウム添加ヨウ化ナトリウム）と；光電子増倍管（ＰＭＴ）と；結晶及びＰＭＴの周囲に配置された金属又はプラスチックのハウジングと；ハウジングの内側に配置された懸垂システムとを含む。懸垂システムは、結晶及びＰＭＴの外径に沿って、結晶とハウジングとの間に軸方向に配置される。
【０００７】
実施形態における結晶は、円筒形である。円筒の寸法は、特定の検出器に応じて異なる。代表的なタリウム添加ヨウ化ナトリウム結晶（ＮａＩ（Ｔｌ））は、１９２０年から、放射線検出器で使用されている。この結晶は、ガンマ放射に対する感度、スペクトル分解能及び光出力に関して、周知の特性を有する。
【０００８】
実施形態においては、プラスチック又はセラミックのばねは、シンチレーション結晶の周囲及びその長さ方向に沿って配置されると共に、ＰＭＴの周囲及びその長さ方向に沿って配置される。板ばねは、結晶の直径に関して、複数の離間された場所に嵌合され，且つ円筒形ハウジングに軸方向に挿入されるので、板ばねは、幾分か撓んだ状態になる。そのため、板ばねは、振動を減衰すると同時に、結晶を衝撃から保護し、衝撃又は振動の力を増幅することなく伝達する。結晶は、結晶の一端部と、検出器ハウジングとの間に装着された複数の波形ばねを含む軸方向懸垂システムを更に具備する。ばねの両側で、圧縮板が使用される。圧縮板は、結晶に加えられるばねの負荷を均一に分散する。軸方向懸垂システムは、結晶とＰＭＴとの光学的結合を維持する目的でも使用される。
【０００９】
しかし、ここで説明される懸垂システムは、結晶のみを含むパッケージでも同様に採用されてもよいことが理解されるであろう。
【００１０】
放射線検出器のハウジングは、何らかの適切なプラスチック材料又は金属材料から製造されていればよい。磁界からの保護が必要とされる場合、金属材料として、薄肉アルミニウム又はMumetal（登録商標）が使用される。
【００１１】
従って、１つの面においては、本発明は、ハウジングと；ハウジングの内部に支持された、ほぼ円筒形のシンチレーション結晶及び光電子増倍管アセンブリと；シンチレーション結晶及び光電子増倍管アセンブリに沿って、シンチレーション結晶及び光電子増倍管アセンブリとハウジングとの間に半径方向に延出する複数の細長い非金属ばねとを具備する放射線検出器に関する。
【００１２】
別の面においては、本発明は、ハウジングと；ハウジングの内部に支持された、ほぼ円筒形の結晶及び光電子増倍管アセンブリと；結晶及び光電子増倍管の周囲に、結晶及び光電子増倍管アセンブリから離間して配置され且つ結晶及び光電子増倍管アセンブリに沿って、結晶及び光電子増倍管アセンブリとハウジングとの間に半径方向に延出する複数の細長いプラスチックばね又はセラミックばねと；結晶の一端部に、ハウジングの端壁と結晶との間に軸方向に延出するように配置された少なくとも１つの弾性部材とを具備する放射線検出器に関する。
【００１３】
別の面においては、本発明は、ハウジングと；ハウジングの内部に支持された、ほぼ円筒形の結晶及び光電子増倍管アセンブリと；結晶及び光電子増倍管アセンブリとハウジングとの間に半径方向に配置された半径方向セラミック懸垂手段と；結晶の一端部に、ハウジングの端壁と結晶との間に軸方向に延出するように配置された軸方向懸垂手段とを具備する放射線検出器に関する。
【００１４】
更に別の面においては、本発明は、ハウジングと；ハウジングの内部に支持された、ほぼ円筒形のシンチレーション結晶と；シンチレーション結晶に沿って、シンチレーション結晶とハウジングとの間に半径方向に延出する複数の細長い非金属ばねとを具備するシンチレーション結晶パッケージに関する。
【００１５】
以下、添付の図面に関連して、本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図４を参照すると、放射線検出器１０は、ハウジング１２を含む。ハウジング１２は、円筒形のシンチレーション結晶１６を封入する金属キャップ１４と、ＰＭＴ２０を封入する円筒形の金属シールド１８とを含む。キャップ１４の開口径大端部２２は、シールド１８の端部に嵌合され、接着剤２４によって、シールド１８に接着される。ハウジングのキャップ１４及びシールド１８は、それぞれ、ほぼ細長い円筒の形状であり、キャップ１４は、開いた端部２２とは反対側の端部で、一体に形成された端壁２６により閉鎖される。図中符号３０により示されるように、金属シールド１８の先端部２８は、径小自由端部３２に向かって徐々に細くなっている。自由端部３２を貫通して、電子回路パッケージ３４が突出する。コネクタ３６は、収集されたデータを監視装置（図示せず）へ送信するケーブルを受け入れる。キャップ１４及びシールド１８は、共に、適切なプラスチック材料又は金属材料（例えば、アルミニウム）から製造されるのが好ましい。あるいは、希望に応じて、キャップ１４及びシールド１８は、Mumetal（登録商標）（Ｎｉ７７／Ｆｅ１４／Ｃｕ５／Ｍｏ４）などの適切な磁気遮蔽合金から製造されてもよい。シンチレーション結晶１６は、反射テープ３８（例えば、Teflon（登録商標））で包まれていてもよい（図６）。また、シンチレーション結晶１６は、以下に詳細に説明される懸垂システムを受け入れるための所定の半径方向間隙を伴って、金属キャップ１４の内部に嵌合するような大きさ及び形状に形成されればよい。シンチレーション結晶自体は、円筒形のタリウム添加ヨウ化ナトリウム結晶（ＮａＩ（Ｔｌ））であればよい。結晶の典型的な寸法は、直径１″×長さ１″から直径４″×長さ４″までであろう。これらの特定の寸法は、限定された値ではなく、単に、同様の目的をもって当業者が以前に放射線検出器を製造するために使用していた一般的な限界を表すにすぎない。
【００１７】
ＰＭＴ２０は、いくつかの市販のＰＭＴのうちのいずれかであればよい。図示される実施形態では、ＰＭＴ２０の一端部４０は、シンチレーション結晶１６の端部とほぼ同一の直径を有する。図４に示されるように、シンチレーション結晶の平坦な面４２と、ＰＭＴの平坦な面４４とは、互いに係合又は結合される。ＰＭＴ２０の直径の小さい端部４６は、環状テーパ部分４８を経て、端部４０に接続する。直径の小さい端部４６は、電子回路パッケージ３４に結合される。別の検出器では、直径が一様であるＰＭＴが組み込まれてもよい。本発明は、どの特定のＰＭＴ構成にも限定されない。
【００１８】
一実施形態によれば、図５に最も明瞭に示されるように、複数の細長い板ばね５０が、ハウジング１２の中に挿入される。ばね５０は、シンチレーション結晶１６及びＰＭＴ２０と、ハウジング１２との間に、そのいずれからも周囲方向に離間して配置されたアレイとして、半径方向に延出する。ばね５０は、非金属材料から形成されるのが好都合であり、更に、ばね鋼ほどガンマ線を減衰しないが、衝撃及び振動を適切なレベルで絶縁する、何らかの適切なプラスチック材料又はセラミック材料から形成されるのが好ましい。適切な材料の１つは、Du Pontから入手可能である白色Delrin（登録商標）である。ばね５０は、シンチレーション結晶及びＰＭＴの全長にほぼ沿って、軸方向に、すなわち、検出器の長手方向軸と平行に延出する。
【００１９】
検出器懸垂システムは、少なくとも１つの環状波形ばね５２（図４及び図６）を更に含んでいてもよい。環状波形ばね５２は、圧縮板５４（例えば、０．０３０インチの厚さの白色Delrina又はアルミニウム又は他の適切な材料）と、端壁２６との間に軸方向に配置される。ばね５２は、何らかの適切な材料から製造されればよいが、ばね５０と同様にセラミックであることも可能であろう。しかし、環状波形ばね５２の代わりに、適切な発泡材パッド又は他の同等の弾性部材を使用してもよいことは理解されるであろう。
【００２０】
以上説明された検出器は、例えば、６０ＫｅＶ未満のような低レベルのガンマ放射に対して十分に機能する。それは、プラスチック又はセラミックから製造されたばね５０が、ガンマ線を代表的な金属ばねと同程度までは減衰しないからである。
【００２１】
説明されたような放射線検出器は、ハウジングの内部で手持ちガンマ放射線検出器として使用されてもよく、また、人や車両、貨物又はそれに類するものが通る可能性がある領域の付近で使用されてもよい。更に、列車の近くなど、大量の振動を「受ける」ゲートと関連させても、有益であろう。
【００２２】
現時点で最も実用的で、好ましい実施形態であると考えられるものと関連させて、本発明を説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨の範囲内に含まれる様々な変形及び同等の構成を含むことが意図されていると理解すべきである。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に従った放射線検出器の側面図。
【図２】図１に示される放射線検出器の左端面図。
【図３】図１に示される放射線検出器の右端面図。
【図４】図２の線４‐４に沿った放射線検出器の横断面図。
【図５】図１の線５‐５に沿った放射線検出器の横断面図。
【図６】図１に示される放射線検出器の部分切り欠き斜視図。
【符号の説明】
【００２４】
１０…放射線検出器、１２…ハウジング、１４…金属キャップ、１６…シンチレーション結晶、１８…金属シールド、２０…光電子増倍管（ＰＭＴ）、３４…電子回路パッケージ、５０…平坦なばね、５２…環状波形ばね、５４…圧縮板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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